化工设备基础第八章材料基础知识.ppt

1、第八章 材料基础知识,8.1.5 其他的工艺流程,钢锭：将熔融的钢水注入模型内，待钢水凝固脱模后所得到的具有一定形状的铸钢件。,热处理：钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能。,热处理工艺实例： 缝纫用钢针在火上烧，再慢慢冷下来后变软； 建筑用铁线用火烧软； 泵轴调质内韧外硬； 扁铲淬火提高硬度和韧性 ； 容器焊后退火消除内应力； ,常用的热处理工艺：,缓慢加热，保温一定时间后： 随炉冷却（曲线1） - 退火 空气中冷却（曲线2）-正火 淬火剂中冷却（曲线3）-淬火,退火,就是将钢件加热到高于或低于Ac1点温度并保温一定时间，然后缓慢冷却，这种热

2、处理工艺称为退火。 根据工艺特点可将退火分为完全退火.再结晶退火.球化退火.低温退火和扩散退火。,Ac1点,要知道 AC1线是什么，就一定要弄懂铁碳合金状态图。见上图。 因为A1线和A3线是铁碳合金状态图中的特性线。AC1线和AC3线是略比A1线和A3线上移的类似特性线。 铁碳合金状态图表示铁碳合金在不同成分和温度下的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。又称铁碳合金相图或铁碳合金平衡图。是通过实验的方法建立起来的。它是研制新材料，制定合金熔炼、铸造、压力加工和热处理等工艺的重要工具。所以你必须要掌握这个工具。 相图的纵坐标代表温度，横坐标代表含碳量。 不同的区域表示不同的组织，图中的几个基本

3、概念：纯铁、钢、铸铁；共析钢 、亚共析钢 、 过共析钢；共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁 、 过共晶白口铸铁。,图中的特性点 A点：纯铁的熔点 1538 C点：共晶点 1148 D点：渗碳体的熔点 1227 S点：共析点 727 G点：纯铁的同素异晶转变点 912 E点：C在-Fe中最大溶解度 1148 P点：C在-Fe中最大溶解度 727 Q点：室温时C在-Fe中最大溶解度,图中的特性线 ACD：液相线，液相冷却至此开始析出固相，固相加热至此全部转化为液相。 AECF：固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，固相加热至此开始转化。 GS：A开始析出F的转变线，加热时F全部溶入A，又称A3线。 ES

4、：C在A中的溶解度曲线，又称Acm线。 ECF：共晶线，含C量2.11 % -6.69%的铁碳合金至此发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物-莱氏体Ld。 PSK：共析线，含C量在0.0218 % -6.69%的铁碳合金至此反生共析反应，产生珠光体P ，又称A1线。 其中要特别注意A1线、A3线和Acm线。它们常常和退火及其它热处理工艺有密切关系。 钢在实际加热和冷却时不可能非常缓慢，因此，钢中的相转变不能完全按铁碳合金相图中的A1、A3和Acm线，而有一定的滞后现象，即出现过热(加热时)或过冷(冷却时)现象。 加热或冷却时的速度越大， 组织转变偏离平衡临界点的程度也越大。为区别起见，把冷却时

5、的临界点记作Ar1、 Ar3 、Arcm；加热时的临界点记作Ac1、Ac3、Accm 。,退火主要目的,降低钢的硬度； 改善或消除坯料在铸造，锻造和焊接时所产生的成分或组织的不均匀性； 消除内应力，稳定尺寸； 细化晶粒，改善钢中碳化物的形态和分布（完全退火）,正火,是将钢加热至Ac3之上3050或更高的温度，保温一定时间，然后在空气中冷却的一种热处理工艺。 主要目的- （1）细化晶粒，提高钢材韧性和稳定钢材的力学性能 （2）得到所要求的金相组织（金相组织：指金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组成，其中包括固溶体、金属化合物及纯物质 ）,淬火,将钢件加热到Ac3以上某一个温度，保温一定

6、时间，使之奥氏体化后，急冷至室温，以获得淬硬组织的一种热处理工艺 主要目的 （1）提高钢的强度和硬度 （2）改善某些特殊钢的力学和化学性能。,定义：淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却。 作用：消除内应力，稳定组织，满足技术要求。 回火又分为： 低温回火（150250 ）； 中温回火（300450 ）； 高温回火（500680）。,淬火+高温回火 称为调质处理。 效果：强度、塑性、韧性均提高 。,回火,稳定化：将含Ti和Nb等稳定性元素的奥氏体不锈钢加热到850950，保温一定时间然后水冷、油冷或空冷，使其形成TiC和 NbC,固溶：奥氏体不锈钢加热到10001100，保温一定时间然后快速冷却

7、，获得单相奥氏体组织的工艺方法,8.1.6 钢材分类,（1）化学成分分类：,碳素钢和合金钢,（2）品质分类：,普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢,（3）冶炼方法分类：,按炉别、脱氧程度和浇注制度分类,（4）按金相组织分类：,（5）按用途分类：建筑及工程用钢，结构钢， 工具钢，特殊性能钢，专业用钢,钢材分类,8.1.7 钢铁牌号及表示方法,（1）牌号的表示原则 （2）牌号表示法 （3）铸铁.铸钢牌号表示方法,牌号的表示原则 依据国家标准GB221-2008，牌号中用 化学元素化学符号或汉字表示； 产品用途、冶炼和浇铸方法汉字或汉语拼音字母表示。 例如：沸腾钢F或沸 灰口铸铁HT或灰铁 铸钢ZG 锅炉钢g或锅 容器钢R或容,（1）碳素结构钢和低合金钢四部分组成,Q235AF,沸腾钢,质量等级为A,钢材屈服点(MPa),屈服点屈字的拼音首位字母,（2）优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢 五部分组成,例： 08F 20 R,沸腾